3D生物打印新技术——悬浮层增材制造，为治愈深度皮肤损伤带来福音

导读：皮肤作为人体的最大器官，也是我们健康的第一道防线。针对于烧伤，深伤口和不愈合的伤口都可能构成巨大威胁，需要立即进行治疗。治愈严重皮肤损伤的最佳方法是通过移植，但必须有健康供体提供皮肤，这对于急需移植的患者无疑是一大难题。3D生物打印新技术的出现，为解决这个问题带来了希望，它能够帮助医生为患者制造合适的替代移植物。

2022年1月7日，南极熊获悉，来自英国伯明翰大学和哈德斯菲尔德大学的研究人员就开发了一种新的3D生物打印技术，可用于治疗慢性皮肤损伤。该方法被命名为悬浮层增材制造（SLAM），能够打印出一种新型生物材料，准确地模拟哺乳动物的皮肤结构。

事实上，根据研究人员的说法，这种生物材料是第一个模拟皮肤中所有三个主要层次的生物材料——皮下组织层、真皮层和表皮层，使其成为一种独特的三层皮肤等效物。早期的实验表明，3D生物打印的皮肤可以放置在伤口的位置，以诱导愈合，在此过程中减少疤痕组织。

△悬浮层增材制造（SLAM）。图片来自伯明翰大学。

深入三层皮肤的治疗

虽然我们的皮肤非常善于愈合表面的伤口，但更深的慢性伤口的修复往往是一个更大的挑战。这是因为我们的皮肤实际上由三个不同的层组成，而顶层往往比底层愈合得更快，导致较深的伤口有时会自行塌陷。其结果是疤痕组织和正常皮肤功能的减少。

一段时间以来，医学研究人员一直试图开发准确的皮肤替代品，但英国研究团队确认，这些皮肤模型没有一个能够同时模拟真实事物的化学和机械特性。问题出在哪里？模仿三层结构已被证明是困难的，因为每一层的特性都有很大的不同。

"皮肤实际上有三种不同的细胞类型，它们都以不同的速度生长，"该研究的共同作者Alan Smith解释说。"如果你试图生产三层结构，它可能非常难以提供每个不同层的要求。"

△皮下层、真皮层和表皮层。图片来自伯明翰大学。

悬浮层增材制造——SLAM

为了更好地模仿皮肤的自然结构，研究人员采用了SLAM技术。这种生物打印技术涉及将生物材料层悬浮在凝胶中，在那里它们可以被排列和堆叠成条状，同时保持其形成。在本研究中，研究人员将皮下组织、真皮和表皮细胞沉积到支持性凝胶中，然后将凝胶洗掉，只留下分层的皮肤当量。

为了测试打印的皮肤贴片，研究小组随后在猪皮样本上切了一个洞，用打印的皮肤等价物填充该洞。整个模型被培养了两个星期，研究人员实际上观察到了伤口修复的迹象。

该研究的共同作者Liam Grover补充说："我们使用了一种染色剂，使我们能够量化我们在原始材料和组织之间得到的整合。即使在很短的时间内，我们也能够证明实验皮肤确实完成了一些整合。"

尽管由于愈合过程比模型允许的时间长，导致研究团队无法完全评估3D打印皮肤替代品的功效，但初步结果确实展现出非常大的应用希望。英国研究人员现在打算使用更强大的慢性伤口模型进行更长时间的调查，最终目标是3D打印能够愈合真实人类皮肤的三层皮肤替代品。

△3D生物打印的皮肤（左）。图片来自伯明翰大学。

该研究的更多细节可以在题为 "A suspended layeradditive manufacturing approach to the bioprinting of tri-layered skinequivalents"的论文中找到。

相关论文链接：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0061361

生物打印领域是一个快速增长的领域，从再生医学和药物发现到食品都有应用。就在最近，生物技术公司Prellis Biologics宣布建立了一个基于3D生物打印的新型抗体发现平台。该公司的平台实际上是一个在培养皿中运作的免疫系统，能够再现人类细胞间的相互作用和免疫反应，使其成为进行疾病治疗研发的理想选择。

在其他地方，再生医学公司CTIBIOTECH最近开发了一个新的3D生物打印平台，为结直肠癌患者提供个性化的药物。该平台是与普罗夫迪夫医科大学和保加利亚的UMHAT-欧洲医院合作开发的，能够生产出具有成本效益和可重复的人类结肠癌疾病模型，也可用于化疗筛选。